Реферат на тему:
Увімкнення діода
Перехідними процесами називають процеси, що передують процесам
встановлення стаціонарного стану, який відповідає новим умовам.
Увімкненням діода називают його перехід в стан з низьким опором, який
відповідає напрузі, що прикладена в прямому напрямку. Вимкненням діода
називають його перехід в стан з високим опором, який відповідає напрузі,
що приклладена у зворотньому напрямку. Перемиканням діода називають його
перехід з увімкненого у вимкнений стан.
На рис. 32 подані діаграми, що характеризують увімкнення та вимкнення
діода імпульсом струму-(a).
Рис. 32. Форми сигналів, які характеризують перехідні процеси в
структурі з pn переходом: а) струм через структуру, б) напруга на
структурі, в) напруга на pn переході, г) напруга на опорі товщини.
Про процеси, які відбуваються в діоді, можна судити за змінами напруги
на ньому – рис. 32 (б). В принципі, криві рис. 32 можна пояснити,
подавши діод у виді еквівалентної схеми, яка складається з послідовно
увімкненого pn перехода та резистора rs рис. 33 а. При цьому сам перехід
можна подати у виді деякого нелінійного, залежного від напруги резистора
та ємності, яка містить бар’єну та дифузійну ємності pn переходу. При
цьому значення як бар’єної, так і дифузійної ємностей, залежать від
напруги та часу (див. формули 65 , 70, 71 , та рис. 30). Опори товщі p
та n областей залежать від концентрації вільних носіїв заряду, оскільки
інжекція викликає збільшення їх концентрації, опір rs повинен залежати
від величини струму інжекції та від часу, оскільки інжектовані носії
дифундують вглибину матеріалу з кінцевою швидкістю.
Рис. 33. Еквівалентна схема діода.
Таким чином, як видно з рис. 33, поведінка діода може бути наближено
описана еквівалентною схемою, яка містить, в крайньому випадку, три
нелінійних елементи, кожен з яких має деяку частотну характеристику.
Схемотехнічний розрахунок з використанням повної еквівалентної схеми
достатньо складний, тому, в залежності від розв’язуваної задачі
використовують неякий спрощений її варіант, як правило, з лінійними
елементами.
У тих випадках, коли потрібен точний аналіз процесів, розв’язується
нестаціонарне рівняння неперервності (31), як правило, з використанням
чисельних методів.
У данному випадку розглянемо, що відбувається в pn переході та прилеглих
до нього областях в різні моменти часу перехідного процесу (рис. 32) на
основі розглянутої нами раніше дифузійної моделі інжекціїи. Згідно цієї
моделі міжу напругою на pn переході і концентрацією носіїв на його межах
існує однозначний зв’язок див. (46):
(75)
Звідки для напруги на переході отримаємо:
. (76)
Враховуючи, що струми на межі ОПЗ переважно дифузійні, отримаємо
рівняння для повного струму та рівняння для граничних значень похідних:
(77)
e
ість не тільки прогнозувати напрямок розвитку електронних процесів у
біполярних приладах, а й виконувати прості оцінки.
Розглянемо, як змінюється концентрація дірок в n області в різні моменти
увімкнення (в p області процеси будуть аналогічними з точністю до знаку
носіїв заряду).
В момент часу 0, до подачі імпульсу струму, напруга на переході U = 0 і
струм через перехід Jp = 0, у відповідності до рівняння (75) гранична
концентрація np(0) = np0 і у відповідності до (77) ?pn(0)/?x = 0, тобто
розподіл носіїв в цей момент такий, як вказано на рис. 33 (крива 0).
В наступний момент часу (1) через pn перехід почав протікати струм від
зовнішнього генератора. Оскільки носії вглибину p області
розповсюджуються дифузійно, то в перший момент часу інжектовані носії
знаходяться поблизу межі, через яку вони були інжектовані (крива 1). При
цьому ?pn(0)/ ?x = Jp(0) і, надалі, поки струм через перехід Jp(0)
залишається постійним, градієнт концентрації на межі також залишається
постійним (криві 1, 2, 3, 4 на рис. 33). По мірі інжекції носіїв заряду
гранична концентрація носіїв будет зростати, це викличе зростання
додатньої напруги на переході (див. (76)), при цьому буде зростати і
напруга на переході (моменти 1, 2, 3 на рис. 32) до тих пір, поки не
встановиться стационарний розподіл інжектованих носіїв pn(x) =
pn(0)e-x/Lp (крива 4 на рис. 33 та відповідний момент 4 на рис. 32).
Встановлення стаціонарного розподілу інжектованих носіїв відповідає
завершенню перехідного процесу та переходові діода в увімкнений стан.
Рис. 33. Розподіл інжектованих носіїв заряду в різні моменти часу (див.
рис. 32) при увімкненні діода.
Швидкість вмкнення pn переходу визначається швидкістю рекомбінації
носіїв заряду після завершення інжекції. Чим є меншим час життя, тим
швидше відбувається спад “післяінжекційної ерс” (напруги на pn переході
післе завершення імпульсу струму):
Використана література:
Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая
школа, 1978.
Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной
электроники. -М.: Высшая школа, 1975.
Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.
Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Высшая
школа, 1988.
Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: высшая
школа, 1982.
Гершунский В.С. Основы электроники. – К.: Вища школа, головн. из-во,
1982.
Жеребцов И.П. Основы электроники. – Л.:Энергоатомиздат, 1985.
Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. – М.: Высшая школа,
1986.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
